[Aplicacin] Clculo de Estructuras: Vigas y Pilares de Madera
Maciza y Laminada
Frecuentemente nos encontramos con la necesidad de dimensionar
elementos estructurales de madera, sobre todo en rehabilitaciones
de caseros y otras estructuras existentes.En el mercado hay muy
buenos programas de clculo que permiten una evaluacin global de la
estructura; sin embargo, aparte de su precio y su elevada curva de
aprendizaje; en ocasiones tenemos que actuar sobre elementos
singulares, pequeas cubiertas, sustitucin de pilares, etc, en los
que viene muy bien tener un sistema de clculo ms sencillo y sobre
todo trasparente, es decir que nos permita ensayar diferentes
soluciones y ver, casi en tiempo real, su influencia en la
estructura.TUTORIALA continuacin pasamos a explicar paso a paso la
forma de uso:
En general, en toda la aplicacin, las casillas en las que el
usuario debe introducir datos o elegir entre una lista desplegable
tienen fondo blanco con recuadrado grueso. El resto de la tabla se
encuentra protegida. Las frmulas o variables calculadas por el
programa se presentan con fondo naranja.
Pestaa Prontuario de Elementos estructurales:Se muestran un
total de 6 tipos diferentes de vigas, de uno o varios vanos,
apoyadas, empotradas, vuelos el usuario solo debe introducir las
cargas, la luz de la viga y elegir en la casilla desplegable el
tipo que corresponda.La carga se divide en peso propio, (viga,
forjado, pavimento, tabiquera) y sobrecarga de uso (segn lo
indicado en el CTE DB SE-A)
Para cada uno de los tipos de viga, existe un grfico con el
diagrama de momentos flectores (magenta), cortante (azul) y flecha
(rojo), as como sus valores mximos (se indica en el esquema de la
viga las secciones crticas para cada solicitacin)
Para los pilares, igualmente, debemos introducir la altura, las
cargas axiles y el momento (si existiera), en la seccin a comprobar
(recordemos que para encontrar la ms desfavorable puede ser
necesario comprobar diferentes secciones, segn las combinaciones de
carga)
Existen 4 tipos de pilares segn sus tipos de apoyos, que debemos
seleccionar en la lista desplegable.
Las solicitaciones de las vigas y pilares que hemos elegido se
pasan automticamente a las siguientes pestaas para continuar con el
dimensionado de la seccin:
Pestaa Comprobacin Vigas:En la primera parte debemos elegir:
- La clase resistente de la madera: en el menu desplegable vemos
que existen varias categoras, identificadas por una letra y un
nmero (que representa la resistencia caracterstica a flexin), las
que comienzan por C corresponden a conferas (pino, abeto) que son
las ms comunmente empleadas en estructuras; las iniciadas por D son
frondosas (roble) muy raramente utilizadas en la actualidad y que
solo encontraremos en rehabilitacin o reutilizacin; las precedidas
por GL indican secciones de madera laminada homognea (la ms
utilizada)A no ser que tengamos una informacin muy clara de la
madera que se va a utilizar se recomienda emplear exclusivamente
las clases C18, C24, D30 y GL24.
- La estabilidad estructural requerida ante el incendio:
definida por los minutos que debe resistir la seccin ante una
situacin de fuego; en el caso ms habitual, para viviendas, la
normativa marca R-30. En el caso de que la madera se encuentre
protegida, por ejemplo con un techo falso, elegiremos la opcin Sin
comprobacin
- Las caras expuestas a la accin del fuego: que pueden ser Cara
inferior, si se prev un cielo raso entre vigas, Inferior y
laterales en caso de que las viguetas queden vistas, o Todas
- La clase de servicio: puesto que la durabilidad y
deformabilidad de las estructuras dependen en gran parte de su
exposicin a la humedad, se definen aqu tres tipos de ambiente; Cs1
para interior seco, Cs2 para interior hmedo o exterior cubierto
(cuarto de bao, piscina cubierta, porche) y Cs3 para exterior
expuesto.
En las propiedades de la seccin introduciremos el ancho (B) y
canto (H) de la escuadra a comprobar. A partir de ah el programa
devuelve los momentos de inercia y resistente de la seccin
eficaz.
En la siguiente seccin Cargas y coeficientes se proporcionan las
cargas mayoradas y los coeficientes que la norma utiliza en las
frmulas de comprobacin de la seccin (veris que estos parmetros
cambian segn el tipo de seccin, naturaleza de la carga y si hay
incendio o no)
Tambin en esta parte podemos introducir cargas axiles (Npp y
Nsu) si estas existieran (por ejemplo en caso de cabios de
cubierta).Debemos sealar que este documento no sirve para calcular
pilares o elementos cometidos a compresin compuesta (no tiene en
cuenta el fenmeno de pandeo), es decir, los esfuerzos axiles deben
ser relativamente pequeos frente a la flexin.
Al final de la pgina se comprueban los estado lmites de flexin y
cortante y se comunica si la seccin es correcta. Cuanto ms se
acerquen los porcentajes al 100%, mayor aprovechamiento estaremos
haciendo de nuestra seccin.Con valores de resistencia al fuego
menores que R-60, puede ocurrir que la situacin ms crtica
corresponda a la carga normal y no a la situacin extraordinaria de
incendio; por tanto se recomienda plantear ambas hiptesis.
Ms abajo vamos a encontrar la comprobacin de deformaciones, con
la formulacin de la flecha instantnea y la diferida.Hay que indicar
que esta verificacin es totalmente independiente de la situacin de
incendio, y puede suceder que una seccin que cumple ante la
situacin de fuego no apruebe los criterios de deformacin o al
revs.En esta parte el nico parmetro que debemos introducir es el
lmite de flecha en el primer criterio de cumplimiento, segn el tipo
de elemento y construccin empleados.
El programa comprueba la triple condicin de cumplimiento que
exige el cdigo tcnico y comunica si la seccin es correcta. A la
izquierda, en rojo se presentan las fechas calculadas y a la
derecha, en azul, los valores mximos que permite la normativa.
Pestaa Comprobacin Pilares:El formato es muy similar al
anterior; solo cambia el modo de designar las caras expuestas y ms
abajo con la comprobacin de pandeo.
Solo se comprueba el estado ltimo de compresin. Se entiende que
los esfuerzos de cortante sern relativamente pequeos; si no fuera
as, se puede hacer una pequea trampa y evaluar el esfuerzo de corte
en la pestaa de vigas (aunque no es totalmente exacto, la teora
permite considerar independientemente los esfuerzos normales y
tangenciales)
El documento est formateado para que se imprima en varias
pginas, y se puede identificar la obra y la pieza que se comprueba,
as como los autores del proyecto; de este modo se puede utilizar
como documento justificativo de un determinado elemento
estructural.No obstante se advierte que la aplicacin no es
profesional y no se ha comprobado que est libre 100% de errores; se
recomienda que su uso para clculo de elementos estructurales reales
se complemente con una comprobacin manual, para lo cual se pueden
utilizar las ecuaciones que la propia tabla de clculo proporciona.
En cualquier caso la responsabilidad sobre el comportamiento real
de las estructuras ser exclusiva de los usuarios.
Pestaa Parmetros de clculo:Aqu se aportan una serie de valores y
coeficientes empleados en el clculo y que provienen del Cdigo
Tcnico, DB SE-M y DB SI
Pestaa Licencia de Uso:Se informa que este trabajo se distribuye
mediante una licencia Creative Commons que permite copiar,
distribuir y comunicar pblicamente la obra, previo reconocimiento
del autor; sin hacer eso s, un uso comercial del mismo.